钢格构柱组合式塔吊方案专家认证.docx
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钢格构柱组合式塔吊方案专家认证
上城区陆家圩创业人才公寓项目
塔式起重机QTZ80（ZJ5710）
专
项
施
工
方
案
编制人：
审核人：
批准人：
批准部门（章）：
江西省发达建筑集团有限公司
二0一二年七月二十日
目录
一、工程概况…………………………………………………………3
二、编制依据…………………………………………………………3
三、塔吊基础设计……………………………………………………4
四、塔吊基础计算书…………………………………………………8
（一）、地基土力学性质：
………………………………………8
（二）、参数信息…………………………………………………9
（三）、桩基计算…………………………………………………9
（四）、格构柱计算………………………………………………11
（五）、承台的验算………………………………………………16
五、塔吊格构柱做法、步骤…………………………………………17
六、塔吊基础定位、施工及遇结构部分处理………………………18
七、塔吊基础质量保证措施…………………………………………19
1、钻孔灌注桩质量保证措施…………………………………19
2、承台施工质量保证措施……………………………………20
3、钢格构柱施工质量控制……………………………………21
八、安全保证措施……………………………………………………22
九、塔吊的施工、使用管理…………………………………………23
十、塔吊的维修保养管理……………………………………………25
十一、塔吊的监测措施………………………………………………25
十二、附图……………………………………………………………27
塔吊专项施工方案
一、工程概况
本工程位于杭州市拱墅区陆家圩，原杭州嘉德食品机械有限公司厂区及北侧预留用地。
场地西临丰庆路，北靠环镇北路，西南侧为祥符堂，东侧为菜地。
总用地面积4061平方米，总建筑面积26864.5平方米。
其中地上建筑面积20980.1平方米，地下建筑面积5884.4平方米；建筑总高度66.70米。
本工程建筑结构安全等级二级；建筑抗震设防类别丙类；建筑防火分类为一类；建筑耐火等级为一级；抗震设防烈度6度；屋面防水等级Ⅱ级。
采用钻孔灌注桩基础，基坑开挖深度约7.8米，最大挖深度达10.50米。
本工程室内地坪标高±0.00为绝对标高4.900米，自然地坪为绝对标高3.50米相当于-1.400米。
基坑围护采用钻孔桩挡土、深层搅拌桩止水、竖向钢立柱和钢筋混凝土支撑的复合型支护结构。
本工程塔吊基础采用四根钻孔灌注桩加钢格构柱的组合式基础，格构柱顶部设置钢筋砼平台，下部设置钢筋砼构造承台。
本工程有关单位
业主单位：
杭州市上城区城市建设发展中心
设计单位：
中国美术学院风景建筑设计研究院
勘测单位：
浙江省工程物探勘察院
监理单位：
浙江华诚工程管理有限公司
施工单位：
江西省发达建筑集团有限公司
二、编制依据
1、浙江省工程物探勘察院提供的（上城区陆家圩创业人才公寓）岩土勘察报告。
2、《QTZ80（ZJ5710）塔式起重机使用说明书》浙江建机集团
3、本工程施工组织设计
4、设计施工图纸、会审记录
5、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009
6、《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-2002（2011年版）
7、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
8、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
9、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2002
10、《钢筋焊接与验收规程》JGJl8-2003
11、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001
12、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005
13、《建设施工高处作业安全技术规程》JGJ80-91
14、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99
15、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
16、《塔式起重机安全规程》（GB5144-2006）
17、《固定式塔式起重机基础技术规程》（DB33/T10533-2008）
18、建筑起重机械安全监督管理规定
19、浙江省安全生产条例
20、建设部第166号文件《建筑起重机械安全监督管理规定》
21、杭建监总[2010]33号文件
22、杭建监总〔2011〕56号《关于进一步加强建筑起重机械安装拆卸和使用安全管理的若干意见》
23、杭建监总[2012]13号《关于加强组合式塔机基础制作、安装和使用的若干要求》
三、塔吊基础设计
1、布置原则：
◆尽可能满足覆盖工作面的原则。
◆满足最大材料和构件重量的吊运要求。
◆便于安装及拆除的要求。
◆内塔布置在结构受力合理，便于留洞及处理的部位。
2、塔吊选型
本工程地下室设计为二层整体地下室，地上一幢单体。
综合整体布局，并保证满足主体阶段的施工垂直运输需要以及基本覆盖整个施工场地的原则，拟选用1台附着式自升式塔吊作为垂直运输机械，具体详见塔吊布置平面图。
塔吊采用QTZ8O（ZJ5710）型，最大回转半径为57m，最大起重量为6t，端部最小起重量为1.0t，独立起升高度为40.5m，最大起升高度为121.5m。
3、塔吊为结构内固定式塔吊，采用四根钻孔灌注桩内插钢格构柱，格构柱顶部制作钢筋砼平台并托起塔吊的方式安装塔吊。
塔吊基础桩均采用4根A800钻孔灌注桩，桩间距2.40米，砼强度C35，（砼超灌长度大于等于1.0米，砼充盈系数大于等于1.10），有效桩长为L=35米，塔吊基础桩钢筋笼全长配制，配筋16B18，桩顶上端4m范围内钢筋笼采用A8@100螺旋筋，桩顶4m以下钢筋用A8@200螺旋筋，每2米设置一道B14加劲箍筋。
450X450四肢角钢格构柱直接埋设在桩内，下端伸入灌注桩锚固长度为2.5米，格构柱与桩钢筋笼纵筋焊接。
格构柱上端设置钢筋砼平台与塔吊基础节连接，钢筋砼平台砼采用C35商品混凝土，尺寸4000×4000×1250mm，平台内配置B20@160双层双向钢筋。
每个格构柱上端焊接8B18钢筋加强与钢筋砼平台的连接，格构柱伸入钢筋砼平台600mm长。
钢格构式钢柱下端与灌注桩连接部位设置砼构造承台，构造承台截面尺寸为4000*4000*450mm，构造承台与地下室底板采用油毡隔离，构造承台配筋为B16@200双层双向，桩进入构造承台100mm长。
4、整个格构柱体系由4根450×450单柱组成的架体，单柱由4根Ll60×14的角钢及400×250×10厚的缀板焊接而成，缀板间距为@600mm，整个架体由L160×14的角钢作为水平和斜腹杆连接成一体，水平杆间距为@1800mm，格构柱中部采用L160×14角钢设置水平剪刀撑，共设置两道，角钢材料均为Q235一A。
格构柱穿过地下室底板、顶板处需作防水处理，防水处理见塔吊塔基剖面图。
5、塔式起重机的设立要求
本工程建筑总高66.70（至电梯机房顶），因此塔吊最终搭设高度为70~80m，因塔高均大于塔机最大自由高度，施工过程中需进行多次设置附着架。
根据塔吊使用说明书要求以及结合本工程实际标高情况，本工程塔吊在第6层设置第一道附着架，第13层设置第二道附着架，第20层设置第三道附着架，附着架根据厂家的要求进行制作，具体按实际尺寸计算确定。
塔式起重机搭设要求表
塔吊型号
QTZ80（ZJ5710）
生产厂商
浙江建机
塔吊编号
1#
形式
固定
位置
结构内
计划进场时间
2012-9-10
桩径
800
有效桩长（m）
35
钢筋笼长（m）
全长
钢筋笼配筋
16B18
桩顶标高（m）
-9.40
桩底标高（m）
-44.40
钢筋砼平台底标高（m）
-0.50
钢筋砼平台配筋
B20@160双层双向
钢筋砼平台
（长×宽×高）
4000×4000×1250
格构柱长度
（m）
12.00
格构柱顶标高（m）
+0.10
塔吊初次安装高度
m
35
塔吊最终安装高度
m
75
6、选用塔吊的主要性能
塔吊型号
QTZ80（ZJ5710）
生产厂家
浙江省建设机械有限公司
机构工作级别
起升机构
M5
回转机构
M4
牵引机构
M3
起升高度m
独立式
附着式
40.5
121.5
最大起重量t
6
工作幅度m
最小幅度
2.5
最大幅度
57
起
升
机
构
倍率
2
4
起重量t
1.5
3
3
3
6
6
速度m/min
80
40
8.5
40
20
4.3
电机功率kw
24/24/5.4
回
转
机
构
回转速度r/min
0.6
电机功率kw
2×2.2
牵
引
机
构
牵引速度m/min
40/20
电机功率kw
3.3/2.2
顶
升
机
构
顶升速度m/min
0.6
电机功率kw
5.5
工作压力MPa
20
总功率kw
31.7（不含顶升机构电机）
平衡重t
57
55
52
50
47
45
13.06
12.26
12.04
11.24
11.02
10.22
工作温度℃
-20~40℃
四、塔吊基础计算
（一）、地基土力学性质
根据工程地质勘察报告，塔吊位置在Z5勘察孔附近，桩端进入⑧含粉质粘土圆砾层，桩进入到的土层及地质参数见如下：
层号
土层
名称
土层厚度m
桩在此层
的厚度m
钻孔灌注桩
桩周土的摩阻力
特征值Kpa
桩端土的承载力
特征值Kpa
⑤
粉质粘土
1.0
1.0
15
⑥-1
粉质粘土
12.6
12.6
28
⑥-2
粘土
4.0
4.0
25
⑥-3
粉质粘土
11.9
11.9
32
⑦
粉质粘土
3.9
0.5
25
⑧
含粉质粘土圆砾
6.1
1.6
42
2800
塔吊基础单桩承载力特征值：
Ra1=∏×D×∑（L×Qsi）+ApQpa
=3.14×0.8×（1.0×15+12.6×28+4×25+11.9×32+3.9×25+1.6×42）+3.14×0.42×2800=3952.13KN
（二）.参数信息
塔吊型号：
QTZ80（ZJ5710）塔吊自重Gt：
637.OOkN（升至最终安装高度度75米状态，加平衡配重）
塔吊地脚螺栓直径、数量、性能等级：
按塔吊说明书设置
上部承台混凝土等级：
C35承台尺寸4000×4000×1250mm
承台配筋：
B20@160双层双向箍筋间距：
250mm保护层厚度：
50mm
下部构造承台混凝土等级：
C35承台尺寸4000×4000×450mm
承台配筋：
B16@200双层双向箍筋间距：
250mm保护层厚度：
50mm
桩混凝土等级：
水下C35桩直径：
D=800mm桩中心距：
2400mm
桩纵筋配置为：
16B18桩螺旋箍配置为：
A8@100/250有效桩长：
35.O0m桩型与工艺：
泥浆护壁钻孔灌注桩
（三）.桩基计算
已知条件：
塔吊选用浙江建机塔机QTZ80（ZJ5710），厂家提供作用在塔吊基础上的荷载特征值。
工况
塔吊垂直力Fv
（KN）
水平力Fh（KN）
倾覆力距Ml
（KN.m）
扭矩F（KN）
工作状态
509
31
1039
270
非工作状态
449
71
1668
0
计算简图
最大起重荷载G1=60.00kN，塔身中心轴线宽度B=1.6m。
1.承台自重：
Gc=25.0×Bc1×Bc1×Hc1+25.0×Bc2×Bc2×Hc2=680.00kN
2.格构柱系统自重：
Gz=4×28=112kN
作用于桩基承台顶面的竖向力
N1=1.2×（Gt+Gc+Gz）=1714.80kN（全高）
N2=1.2×（Fv1+Gc+Gz）=1561.20kN（初升35米）
工作状态：
1、轴心竖向压力作用下
Q=N1/4=1.2×（Gt+Gc+Gz）/4=1714.8/4=428.7KN＜Ra1=3952.13KN（全高）
Q=N2/4=1.2×（Fv1+Gc+Gz）/4=1561.2/4=390.3KN＜Ra1=3952.13KN
2、偏心竖向压力作用下
Q=（Fv1+Gc+Gz）/4±（M+Fh×h）/L=325.25±（1039+31×10.15）/（1.2×1.414）
=325.25±797.67=1122.93（-472.42）KN＜Ra1=3952.13KN
3、根据地质勘探报告说明，本工程场地淤泥质粘土和粉质粘土层基桩抗拔系数取0.75，粉砂和圆砾层基桩抗拔系数取0.60。
Ra1′=3.14×0.8（1.0×15×0.75+12.6×28×0.75+4×25×0.75+11.9×32×0.75+
3.9×25×0.75+1.6×42×0.6）=1883.43KN﹥472.42KN
非工作状态
1、轴心竖向压力作用下
Q=N3/4=1.2×（Fv2+Gc+Gz）/4=1489.20/4=372.30KN＜Ra1=3952.13KN
2、偏心竖向压力作用下
Q=（Fv2+Gc+Gz）/4±（M+Fh×h）/L=310.25±（1668+71×10.15）/（1.2×1.414）
=310.25±1407.57=1717.82（-1097.32）KN＜Ra1=3952.13KN
3、根据地质勘探报告说明，本工程场地淤泥质粘土和粉质粘土层基桩抗拔系数取0.75，粉砂和圆砾层基桩抗拔系数取0.60。
Ra1′=3.14×0.8（1.0×15×0.75+12.6×28×0.75+4×25×0.75+11.9×32×0.75+
3.9×25×0.75+1.6×42×0.6）=1883.43KN﹥1097.32KN
桩基设计满足要求
根据上述计算，单桩最大竖向力抗压为1717.82KN,抗拔为1097.32KN。
最大弯矩Mmax=1668+71×10.15=2388.65KN.M
桩身配筋
Ra1′≤fyAs
As≥Ra1′/fy=1097.32/300
As≥3657.73mm2
根据塔吊桩基配筋为16B18（4072mm2），则配筋符合要求。
（四）.格构柱计算
单肢格构柱计算
格构柱由4根450x450单柱组成的架体，单柱由4根Ll60x14的角钢焊接而成，Ll60x14的角钢作为水平和斜腹杆连接成一体，角钢材料为Q235一A。
1.格构柱截面的力学特性：
格构柱的截面尺寸为0.45×0.45m，格构柱计算高度取12.00m。
主肢选用：
16号角钢b×d×r=160×14×16mm：
缀板选用（m×m）：
0.01×0.400，缀板间距为0.6m；
主肢的截面力学参数为Ao=43.30cm2，Zo=4.47cm，Ixo=1048.36cm4，Iy0=1048.36cm4，抗拉、抗压强度等级设计值f=fy=215N/mm2
每个格构柱由4根角钢L160×14组成，格构柱力学参数如下：
Ix1=[Ixo+A×（b1/2-Zo）2]×4=[1048.36+43.3×（45.00/2-4.47）2]×4
=60497.45cm4
An1=Ao×4=43.3×4=173.20cm2
W1=Ix/（b1/2-Zo）=60497.45/（45.00/2-4.47）=3355.38cm3
Ix1=（Ix/An）0.5=（60497.45/173.2）0.5=18.68cm
2.强度
格构柱：
б=N/A=1.35×1717.82×103/4×43.30×102=133.89N/mm2＜215N/mm2
缀板：
V=1.35×71/4=24KN，A=250×10=2500mm2：
i=0.373×10=3.73mm
λ=L/i=250/3.73=67，查《钢结构设计规范》得
Ф=0.769
б=V/ФA=（24×103/2）/2500×0.769=3.69N/mm2＜215N/mm2
3.格构柱的y—y轴截面总惯性矩：
格构柱的x—x轴截面总惯性矩：
经过计算得到：
Ix=4×[1048.36+43.30×（45/2-4.47）2]=60497.45cm4：
Iy=4×[1048.36+43.30×（45/2-4.47）2]=60497.45cm4：
4.格构柱的长细比计算：
格构柱主肢的长细比计算公式：
其中H——格构柱的总高度，取12.00m；
I——格构柱的截面惯性矩，取Ix=60497.45cm4，Iy=60497.45cm4：
A0——一个主肢的截面面积，取43.30cm2。
经过计算得到λx=64.21,λy=64.21
格构柱分肢对最小刚度轴1—1的长细比计算公式：
其中b——缀板厚度，取b=0.Olm。
h——缀板长度，取h=0.40m。
al——格构架截面长，取al=0.45m。
i1=[（b2+h2）/48+5×al2/8]0.5
经过计算得i1=[（0.Ol2+0.402）/48+5×0.452/8]0.5=0.36m。
λ1=12.00/0.36=33.33。
换算长细比计算公式：
经过计算得λkx=72.35，λky=72.35＜[λ]=150满足要求。
λ1=33.33＜0.5λkmax,且λ1＜40，满足要求。
5.格构柱的整体稳定性计算：
格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式
N/ФA≤[f]
其中N-单桩所受最大竖向力设计值（KN）;取1717.82KN
A-格构柱横截面的毛截面面积，取4×43.30cm2
Ф-轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；
根据换算长细比λkx=72.35，λky=72.35，查《钢结构设计规范》得
Ф=0.736
N/ФA=1717.82×1000/（0.736×4×4330）=134.76N/mm2＜215N/mm2
所以满足要求!
6.缀板的计算
按构造要求取缀板尺寸
缀板高度：
d≥2b1/3=2×370/3=247取d=250
缀板厚度：
t≥b1/4=370/4=9.25取t=10
缀板间距：
L≥2b1=2×370=740取L=600
取缀板为400×250×10@600
整体格构柱计算
1、格构柱基础力学参数
单肢格构柱力学参数：
Ix1=60497.45cm4An1=173.20cm2
W1=3355.38cm3ix1=18.68cm
格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的，整个基础的力学参数：
Ix2=[Ix1+An1×（b2×102/2-b1×102/2）2]×4=[60497.45+173.20×（2.40×102/2-0.45×102/2）2]×4=6827919.80cm4；
An2=An1×4=173.20×4=692.80cm2；
W2=Ix2/（b2/2-b1/2）=6827919.80/（2.4×102/2-0.45×102/2）=70029.95cm3；
ix2=（Ix2/An2）0.5=（6827919.80/692.8）0.5=99.28cm；
2、格构柱基础平面内整体强度
Mx=1668+71×10.15=2388.65KN.m
N′/An+Mx/（γx×W）=（1429-180）×103/（692.80×102）
+2388.65×106/（1.0×70029.95×103）=52.14N/mm2格构式基础平面内稳定满足要求。
3、格构柱承载力计算
工作状态时验算
己知：
Fv=509kN
N=（509+112+500）×1.2=1345.20kN
M=（1039+31×12.0）×1.4=1975.40kN.m
A=692.80cm2
б=N/A+M/W≤f=215N/mm2
=1345.20×103/692.80×102+1975.40×106/70029.95×103
=47.63N/mm2≤f=215N/mm2；满足要求
非工作状态时验算
己知：
Fv=449kN
N=（449+112+500）×1.2=1273.20kN
M=（1668+71×12.00）×1.4=3528kN.m
A=692.80cm2
б=N/A+M/W≤f=215N/mm2
=1273.20×103/692.80×102+3528×106/70029.95×103
=68.76N/mm2≤f=215N/mm2；满足要求
4、格构柱基础整体稳定性验算
L0x2=12.00m；
λx2=L0x2/ix2=12.00×102/99.28=12.09；
An2=692.80cm2；
Ady2=2×43.30=86.60cm2；
λ0x2=（λx22+40×An2/Ady2）0.5=（12.092+40×692.80/86.60）0.5=21.59；
查表：
φx=0.965；
NEX=π2EAn2/1.1λ0x22
=3.142×206×103×692.80×102×10-3/（1.1×21.592）；
=274433.55N
工作状态时验算
己知：
Fv=509kN
N=（509+112+500）×1.2=1345.20kN
M=（1039+31×12.00）×1.4=1975.40kN.m
A=692.80cm2
N/（φxA）+βmxMx/（Wlx（1-φxN/NEX））≤f
N/（φxA）+βmxMx/（Wlx（1-φxN/NEX））=1345.20×103/（0.965×692.80×102）+1×1975.40×106/[70029.95×103×（1-0.928×1345.20/196110.29）
=48.47N/mm2≤f=215N/mm2；
格构式基础整体稳定性满足要求。
非工作状态时验算
己知：
Fv=449kN
N=（449+112+500）×1.2=1273.20kN
M=（1668+71×12.00）×1.4=3528kN.m
A=692.80cm2
N/（φxA）+βmxMx/（Wlx（1-φxN/NEX））≤f
N/（φxA）+βmxMx/（Wlx（1-φxN/NEX））=1273.20×103/（0.965×692.80×102）+1×3528×106/[70029.95×103×（1-0.965×1273.20/196110.29）
=69.62N/mm2≤f=215N/mm2；
格构式基础整体稳定性满足要求
（五）.承台的验算
1、承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》（JGJ94-2008）的第5.9.1条。
Mx1=∑Niyi
My1=∑Nixi
其中Mx1,My1－计算截面处XY方向的弯矩设计值；
xi,yi－单桩相对承台中心轴的XY方向距离取
Ni－在荷载效应基本组合下的第i基桩净反力，Ni=Ni1-G/n。
N=（637+500）/4+1.4×1668×（2.4/2）/（4×（2.4/2）2）=770.75KN
M=2×（770.75-500/4）×（
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